Обоснование исходных данных

Введение

За последние два десятилетия объем мирового производства легковых автомобилей возрос почти в полтора раза, достигнув 35-36 млн. штук в год, причем число новых моделей и модификаций увеличилось вдвое, а их технико-экономические показатели значительно улучшились.

Двигатель влияет на каждое из потребительских свойств автомобиля. Например, скоростные и динамические качества зависят, в первую очередь, от мощности двигателя, точнее от отношения максимальной мощности двигателя к снаряженной массе автомобиля. За два десятилетия это отношение в среднем увеличивалось в темпе 3-5% за каждые пять лет. Причина одна – повышение литровой мощности двигателей, поскольку снаряженная масса автомобилей и рабочий объем двигателей изменились незначительно.

Связь топливной экономичности автомобиля с показателями двигателя сложнее, поскольку на неё, помимо двигателя, влияет масса автомобиля, трансмиссия, аэродинамическое сопротивление и сопротивление качению шин.

Основным типом автомобильной силовой установки сегодня остаётся четырехтактный бензиновый двигатель, хотя за последние двадцать лет его доля снизилась с 95% до 70-75%. И маловероятно, что в обозримом будущем он уступит своё доминирующее положение дизелю. Всё это не без причин. Во-первых, в четырёхтактном бензиновом двигателе оптимально сочетаются технико-экономические показатели (высокие мощность и топливная экономичность, меньший уровень шума и вибраций, компактность, небольшая масса и надёжность); во-вторых, для их ремонта, производства и технического обслуживания создан мощный потенциал; в-третьих, в мире сложился такой баланс производства топлива, в котором преобладает бензин.

Техническое задание на проектирование

Разработка автомобильного бензинового двигателя с жидкостным охлаждением мощностью Ne = 70 кВт при частоте вращения коленчатого вала n = 4400 мин^-1.

Двигатель предназначен для установки на легковой автомобиль с улучшенными технико-экономическими показателями.

Расчет цикла двигателя

Цель теплового расчета: определение основных параметров двигателя.

В соответствии с заданием на курсовой проект принимается: тип ДВС – с искровым зажиганием, охлаждение – жидкостное, номинальная мощность двигателя N_е=70 кВт при частоте вращения n_е=4400 мин^-1.

Обоснование исходных данных

1. Стремление получить двигатель достаточно экономичный и с меньшей токсичностью продуктов сгорания, которая достигается при α =1, 0. позволяет нам принять коэффициент избытка воздуха α =1, 0.

2. Для системы впуска с одним впускным и одним выпускным клапанами принимаем коэффициент сопротивления впускной системы ξ _вп=0, 9.

3. С учётом установки на двигатель глушителя шума и относительно высокой частоты вращения коленчатого вала принимаем коэффициент сопротивления выпускной системы ξ _вып=1, 1.

4. Степень сжатия. Выбор степени сжатия производится исходя из следующих соображений:

- проектируемый двигатель с n_е =4400 мин^-1 является быстроходным, увеличение частоты вращения КВ повышает ε вследствие роста скости сгорания;

- увеличение степени сжатия заметно повышает индикаторный КПД и среднее индикаторное давление;

- с ростом ε несколько улучшаются условия воспламенения;

- ограничением степени сжатия является вероятность возникновения детонации и самовоспламенения смеси;

- увеличение ε является основным способом улучшения индикаторного процесса и повышения механического КПД;

- с повышением ε увеличиваются тепловые и механические нагрузки на детали двигателя, а также выброс NO_X и СН.

Принимая во внимание все выше сказанное и данные прототипа, назначаем степень сжатия ε =9, 5.

5. В соответствии с выбранной степенью сжатия принимаем марку топлива- бензин АИ-93 у которого: октановое число, определяемое по исследовательскому методу ОЧ- не менее 93, состав топлива (массовая доля): содержание углерода С=0, 855, водорода Н=0, 145, молярная масса топлива М=115 кг/кмоль, теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг топлива l₀=14, 957 кг возд/ кг топл, низшая теплота сгорания топлива H_u=44 MДж/кг.

6. Принимаем по опытным данным для аналогичных двигателей Δ Т=5⁰ и Т_r=850 К.

7. Механический КПД двигателя принимаем 0, 81.

8. Коэффициент дозарядки при правильном выборе фаз газораспределения и геометрических параметров впускного тракта может достигать 12-15%. Учитывая это, назначаем φ _доз=1, 05.

9. Коэффициент очистки, учитывающий изменение количества ОГ в течении фазы запаздывания закрытия выпускного клапана, можно принять равным 1, из-за незначительного влияния этого явления на наполнение цилиндра при n_е=4400 мин^-1 и при φ _оз=55⁰.

10.Коэффициент полноты индикаторной диаграммы принимаем φ _и=0, 95.

11.Коэффициент использования тепла в точке «В» принимаем ξ _B=0, 83.

12.Коэффициент использования тепла в точке «Z» принимаем ξ _Z=0, 87.

13.Для конструируемого двигателя принимаем S/D =1, 0.

14. Отношение длины шатуна к радиусу кривошипа L_Ш / R =4.

Тепловой расчёт двигателя выполняется с помощью ЭВМ по программе «BENDN». Результаты расчёта приведены в приложении.